CN109295801A - 一种水性疏水防水乳液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性疏水防水乳液，含有三种协同作用防水功能成份，即占乳液总质量5‑30％的高分子氧化聚乙烯蜡乳液，占涂料总质量10‑30％的纳米石蜡乳液，10‑30％的松香甘油酯乳液，其余为、硬脂酸、乳化剂、吗啉、氢氧化钾水溶液和水；该防水乳液涂覆在纸品表面，在干燥的过程中乳液破乳，形成表面疏水结构。本发明优点：可以手工涂覆，也可以通过机外涂布施涂在纸板表面，操作简单，相比其他疏水拒水助剂，成本更低，在自然条件下易生物降解，对环境没有污染。

Description

一种水性疏水防水乳液

技术领域

本发明涉及一种水性疏水防水乳液，主要用于纸板、纸箱、纸制印刷品，以及其他行业中需要疏水性能的水性涂料。

背景技术

纸制品在现代商品包装中具有很大的市场份额，它价廉而且可以再生，即经济又环保。相比于塑料等其它材质而言，纸质印刷品具有廉价易得，印刷简便，和绿色环保等多种优异的特性。然而，防水性较差的缺点也大大限制了纸质包装物在许多领域的应用。特别是那些容易与水接触的场合，比如运输过程中的短时雨水。为防止纸质包装后的产品被水破坏，人们采用两种方式，即在纸质产品包装外塑料覆膜或将上光油、蜡施涂包装的外表面，以起到保护纸质品的作用。然而塑料覆膜一来成本较高，且不可降解回收，容易造成环境污染，二来破坏了纸制品的透气性，在一些需要透气性的包装中(比如水果、蔬菜)覆膜就不能满足包装要求。

上光油是一种常见的印后处理技术，它主要使用一些树脂乳液施涂于包装物表面，在干燥的过程中树脂交联形成一种防止水分子浸入的保护膜。就其本质，还是一种微覆膜，虽然比传统覆膜更环保更经济更赋予产品美观性。但它也有局限性：1，破坏了纸制品的透气性；2，对于大件超大件商品包装施涂设备受限；3，受石油价格影响，树脂价格飙升，经济性并不具有优势，且防水性能依然不足以代替塑料覆膜。

一些水性涂料需要干燥后有一定的防水防潮性能(比如建筑涂料)，通常加入硅油，蜡乳。然而，润湿剂硅油并不能提高防水性，蜡乳提高涂料疏水性能的作用并不明显。

纸和纸板在制造过程中加入了施胶剂以获得防水性能，但这种防水性能有一定的度量，一般吸水性达到30g/m2以下就比较困难，要进一步提高防水效果，必须机外涂布疏水防水剂。

发明内容

本发明公开了一种用于纸制品的疏水防水乳液，其目的在于在低成本的条件下制造一种适合纸和纸制品、建筑涂料以及其他领域需要疏水防水功能的水性涂料添加助剂，采用本发明配方制备的乳液不但具有超高防水性，避免纸制品因为偶然的雨水、短时的潮湿而影响标准质量，而且保留纸制品的透气性，环保和易降解。

本发明的思路是通过向乳液中添加多种疏水高分子乳液，以及疏水纳米结构成份并且控制各者合适的配比。使得乳液在干燥后，疏水高分子与疏水纳米结构能自发迁移到涂层表面，形成复合结构，在协同作用下改变水与涂层的接触角，使之产生优异的疏水效果。本发明采用高分子氧化聚乙烯蜡乳液、纳米石蜡乳液、松香甘油酯乳液、硬脂酸、消泡剂、水以及其他添加物的作用下，经过特殊的乳化工艺乳化成30％的水性乳液，作为纸品的疏水防水涂料或其他涂料的防水疏水添加剂。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种水性疏水防水乳液，含有三种协同作用防水功能成份，即(1)占乳液总质量5-30％的高分子氧化聚乙烯蜡乳液，(2)占涂料总质量10-30％的纳米石蜡乳液，(3)10-30％的松香甘油酯乳液，其余为硬脂酸、乳化剂、吗啉、氢氧化钾水溶液和水；该防水乳液涂覆在纸品表面，在干燥的过程中乳液破乳，形成表面疏水结构。

在本发明的一个优选实施例中，高分子氧化聚乙烯蜡乳液是指含有羟基、羧基的高分子量氧化聚乙烯蜡结合乳化剂和水制备而成的乳液。

在本发明的一个优选实施例中，高分子氧化聚乙烯蜡乳液分子量为1000到20000，酸值13-25，软化点在90度-105度。

在本发明的一个优选实施例中，纳米石蜡乳液中的石蜡为58度食品级精炼石蜡，松香甘油酯乳液中的松香甘油酯为138甘油酯，硬脂酸为1810硬脂酸。

在本发明的一个优选实施例中，高分子氧化聚乙烯蜡、纳米石蜡、松香甘油酯、硬脂酸之间比例为1：1：0.5：0.2到1:2:2:1之间。

一种水性疏水防水乳液的制备方法为：

1).向一反应容器里加入总质量5％-30％的高分子氧化聚乙烯蜡、10％

-30％的石蜡、10％-30％的松香甘油酯、1％-3％三乙醇胺、10％-20％硬脂酸加热至160度-200度搅拌,反应5小时-7小时；

2).将上述反应物冷却到90度-120度，加入3％-7％乳化剂搅拌至乳化状，再加入1％-4％吗啉和2％-10％氢氧化钾水溶液，高速搅拌(3000转/分钟)15分钟-20分钟；

3).将水烧沸，慢慢加入反应容器里，这时反应容器中溶液会变的粘稠，形成琥珀色粘稠物，继续加水，到达一定量后，粘稠液会瞬间变稀，完成转相，变成乳白色乳液；

4).再继续加水至总质量为100％，待冷却到70度后，通过25MPA高压均质一遍，经板式冷凝器冷却至25度以下，过滤后包装，即成成品。

部分三乙醇胺与硬脂酸反应生成硬脂酸酰胺，它能乳化石蜡，部分三乙醇胺与高氧化聚乙烯蜡上的羧基反应，反应的产物使高分子氧化聚乙烯蜡上有了亲水基团，易于乳化本身又是松香酸酯的乳化剂，使松香酸酯乳化成乳液。整个乳化是一起完成的，各种原料协同作用，最后乳化出的产品颗粒比纳米还小，接近透明。

本发明的乳液会在纸制品外表面形成混合纳米复合层，产生优异的拒水防水效果。

本发明所述的防水涂料产品性能稳定，可以手工涂覆，也可以通过机外涂布施涂在纸板表面，操作简单。涂覆后的纸品表面具有荷叶疏水效果，水在上面不能铺展，原液施涂热风干燥可以达到24小时不渗水的效果。

本发明制备的乳液，可以按照用户的不同疏水要求，用水兑成0到40倍的稀乳液对纸品进行施涂，热风干燥有利于提高效果。

本发明制备的乳液，可以用于建筑、装修、石材、纺织等领域水性乳液的复配，使其获取疏水拒水之功效，相比其他疏水拒水助剂，成本更低。

本发明制备的乳液，可与阴离子或非阴离子丙烯酸乳液相复配。

本发明制备的乳液，用水作为介质，不添加任何溶剂。所采用的其他介质也无毒无害，在自然条件下易生物降解，对环境没有污染。

具体实施方式

以下实施例仅限于对本发明的解释，并不构成对本发明权利要求的限制。

一种水性疏水防水乳液，由以下方法制备而成：

第一步：将如下原料投入反应釜加热到180度,反应6小时

第二步：将上述反应物冷却到100度，加入乳化剂20g,搅拌，加入吗啉12g,氢氧化钾水溶液30g，高速搅拌(3000转/分钟)15分钟。

第三步：将172g水烧沸，慢慢加入反应釜，这时反应釜中溶液会变的粘稠，形成琥珀色粘稠物，继续加水，到达一定量后，粘稠液会瞬间变稀，完成转相，变成乳白色乳液。

第四步：将余水加入，总量1000ml。冷却到70度，25MPA高压均质一遍，经板式冷凝器冷却至25度以下，过滤包装，即成成品。

Claims (6)

1.一种水性疏水防水乳液，其特征在于：含有三种协同作用防水功能成份，即(1)占乳液总质量5-30％的高分子氧化聚乙烯蜡，(2)占乳液总质量10-30％的纳米石蜡，(3)占乳液总质量10-30％的松香甘油酯，其余为硬脂酸、乳化剂、吗啉、氢氧化钾水溶液和水；该防水乳液涂覆在纸品表面，在干燥的过程中乳液破乳，形成表面疏水结构。

2.根据权利要求1所述的一种水性疏水防水乳液，其特征在于：所述的高分子氧化聚乙烯蜡乳液是指含有羟基、羧基的高分子量氧化聚乙烯蜡结合乳化剂和水制备而成的乳液。

3.根据权利要求1所述的一种水性疏水防水乳液，其特征在于：所述的高分子氧化聚乙烯蜡乳液分子量为1000到20000，酸值13-25，软化点在90-105。

4.根据权利要求1所述的一种水性疏水防水乳液，其特征在于：所述的纳米石蜡为58度食品级精炼石蜡，松香甘油酯为138甘油酯，硬脂酸为1810硬脂酸。

5.根据权利要求1所述的一种水性疏水防水乳液，其特征在于：所述的高分子氧化聚乙烯蜡、纳米石蜡、松香甘油酯、硬脂酸之间比例为1：1：0.5：0.2到1:2:2:1之间。

6.一种水性疏水防水乳液的制备方法为：

1).向一反应容器里加入总质量5％-30％的高分子氧化聚乙烯蜡、10％-30％的纳米石蜡、10％-30％的松香甘油酯、1％-3％三乙醇胺、10％-20％硬脂酸加热至160度-200度搅拌,反应5小时-7小时；

2).将上述反应物冷却到90度-120度，加入3％-7％乳化剂搅拌至乳化状，再加入1％-4％吗啉和2％-10％氢氧化钾水溶液，高速搅拌(3000转/分钟)15分钟-20分钟；

3).将水烧沸，慢慢加入反应容器里，这时反应容器中溶液会变的粘稠，形成琥珀色粘稠物，继续加水，到达一定量后，粘稠液会瞬间变稀，完成转相，变成乳白色乳液；

4).再继续加水至总质量为100％，待冷却到70度后，通过25MPA高压均质一遍，经板式冷凝器冷却至25度以下，过滤后包装，即成成品。